一次推动会维持多久
用长度 描述一个实模,弹性刚度为 ,摩擦系数为 。弹性拉回的速度由 决定。热噪声来自已知温度的浴,另加一个均值为零、有记忆时间 的主动力。
主动力可用 Ornstein–Uhlenbeck 过程生成:它向零松弛,同时接受随机推动。它的力方差 与记忆时间由驱动模型或独立测量给定。
来源:B. Loubet
让两份记录的方差完全相同
在稳态,对 和 的平均演化求零,可得总方差。热部分仍是 ;主动力多出的部分取决于它的强度和记忆时间。保持力方差不变,太快的推动会在膜响应前抵消得更多。
再定义一个纯平衡比较:保持同样 ,只把热浴温度提高到 。这会让平衡记录与主动记录具有完全相同的理论方差。有效温度在这里是匹配一个观测量的定义。它还没有解释时间相关。
直接轻推,得到另一种测量
在零时刻施加一个很小、随后保持的外力 。平均位移变化除以力叫阶跃响应 。线性模型里,噪声均值为零,确定性平均运动满足相同的弹性与摩擦方程;响应因此不随所加主动力方差变化。
热平衡时,相关函数与这个响应有精确关系。这里必须先独立计算或测量响应,再拿它与相关比较。若先把主动相关代入平衡公式生成一条“响应”,检验就失去了意义。
完整例题:方差相同,记忆差一倍
选择一套无量纲单位,令 ,主动记忆时间 ,力方差 。热方差是一,主动额外方差也是一,故总方差为二。纯平衡比较取 ,也得到方差二。
解两变量线性相关方程可得这组参数下 ,较热平衡记录则为 。在 ,两者分别为 和 。同样的抖动大小藏着不同的记忆。
两者的独立阶跃响应却都是 。若把主动记录当成温度二的平衡运动,相关预测的响应只有 。一个从方差定出的常数温度无法同时解释这里的相关与响应。
把辨识问题带回主动膜
Sciortino 等人的合成细胞实验把微管和分子马达放进囊泡,研究微管活动怎样带着膜形变传播。阅读时应同时看空间尺度、时间相关和内部驱动的图像;大振幅本身没有给出独一无二的机制。
实验台的轮廓叠加多个线性球谐模,相关与响应比较选取一个实模作诊断,没有求解微管网络或自洽的膜面积—张力反馈。Loubet 等人的固定过剩面积理论还要联立面积条件求张力;复算那条理论分支时,改变驱动后还要重新求出满足面积条件的张力。